Печать на алюминии

Алюминий повсеместно применяется в промышленности и в быту благодаря целому ряду своих химических и физических преимуществ:

• лёгкий — в три раза легче железа;
• пластичный¹ — поддаётся всем видам формовки и обработки;
• обладает высокой электро- и теплопроводностью, светоотражательной способностью;
• не горит, не токсичен, устойчив к коррозии²;
• пригоден для вторичной переработки.

Но, пожалуй, самое главное качество, обеспечившее его популярность — это его доступная цена в сравнении с другими металлами. Алюминий занимает первое место по распространённости среди всех металлов и третье среди всех химических элементов, уступая только кислороду и кремнию.

Надо сказать, что так было не всегда: в 1886 г Чарльз Холл и Поль Эру независимо изобрели промышленный способ получения алюминия и в XX веке он получил массовое распространение. До этого алюминий считался достаточно дорогим металлом, сравнимым по стоимости с золотом.

Алюминий химически крайне активен, быстро вступает в химические связи. С одной стороны, благодаря такой его открытости к контакту он способен образовывать сплавы практически со всеми металлами, с другой — из-за этого крайне сложно получить алюминий в чистом виде, так как он практически моментально вступает в реакцию с кислородом.

Тонкая плёнка окиси алюминия препятствует дальнейшему окислению алюминия на воздухе и защищает от реакции с другими наносимыми веществами. Но такая плёнка не имеет кристаллической структуры и легко подвержена разрушению через минимальное механическое воздействие.

Анодирование: прочность и расширение декоративных возможностей

Технологическим решением для этих ограничений стало анодирование — создание оксидной плёнки электрохимическим путём.

Образуемая оксидная плёнка может иметь барьерный характер или представлять собой пористую структуру. Для создания барьерной плёнки используются нейтральные химические растворы, а для создания пористой используются кислоты, чаще всего серная, но возможно применение щавельной, хромовой или фосфорной.

При обработке кислотой на электролит подаётся напряжение, управляя величиной которого можно менять толщину оксидного слоя. На толщину и качество оксидной плёнки, помимо напряжения, также влияет температурный режим анодирования. При снижении температуры всего на 10 градусов, результатом будет плотное тёмно-золотистое покрытие и твёрдая барьерная плёнка, а не пористая восприимчивая структура.

В результате электрохимической реакции на поверхности алюминия образуются ячейки, в центре которых и располагаются поры. Ячейки в среднем имеют диаметр 50–300 нм, в зависимости от условий анодирования, а размер поры может занимать половину или треть от площади ячейки. Увеличить диаметр пор можно путём повышения температуры.

Закрепление такого слоя происходит превращением оксидного слоя в гидрат оксида алюминия.

Создание оксидной плёнки анодированием делает итоговое изделие устойчивым к изменениям внешней среды: механическим повреждениям, изменениям влажности, воздействию химических реагентов, высоким температурам.

При печати последующее закрепление оксидного слоя с красителем повышает устойчивость покрытия к внешнему воздействию.

Печать на металле открывает не только широкие декоративные возможности (фото и картины на металле), но она так же востребована на рекламном рынке и в технических областях. С её помощью можно изготавливать:

• рекламные шильдики, линейки, информационные и рекламные щиты;
• значки, бейджи, брелоки, клубные карты, визитки, дипломы, сертификаты и медали;
• маркировочные таблички, лицевые панели приборов, высокоточные шкалы и мнемосхемы.

Чем печатать? Различные способы нанесения изображения на алюминий

Существует несколько способов нанесения изображений на анодированный алюминий. Первый патент на подобную технологию был зарегистрирован в 1980 г. С тех пор технология шагнула далеко вперёд, каждый из способов был развитием классического полиграфического способа нанесения изображений.

Металлофото | В классическом варианте — монохромная печать с полутонами. Получают следующим образом: на поверхность алюминия со специальным фоточувствительным слоем наносится изображение через негативную плёнку с последующей УФ-засветкой, затем изображение проявляется и закрепляется.

Впоследствии технология была усовершенствована (Gedacolor), стало возможным нанесение полноцветного изображения по принципу офсетной печати. Однако существенным ограничением этого способа создания полноцветных изображений на анодированном алюминии остаётся высокая себестоимость итогового отпечатка и малый диапазон цветов (чёрный, синий, красный, зелёный).

Металлографика | Фотомеханический способ печати, при котором лист анодированного алюминия, покрытый фоторезистом, экспонируется в ультрафиолете через позитивную плёнку, после чего не засвеченные участки смываются. Полученный трафарет окрашивается вручную. Операция повторяется в соответствии с количеством желаемых цветов. Подходит для небольших тиражей.

Шелкотрафаретная печать | Производится с помощью трафаретных форм для каждого цвета и чернил на масляной или водной основе. Такая технология обладает своими преимуществами: низкая себестоимость изделия при больших тиражах, идентичность изображений тиража, возможность использовать смесевые цвета. Но при всех своих достоинствах шелкотрафаретная печать требует предпечатной подготовки, связанной с изготовлением печатных форм, а в процессе приладки может уйти в брак значительное количество дорого материала, что обуславливает высокую стоимость изделий при малых тиражах.

Гравертон | Технология получения полноцветного изображения, работающая по принципу термопереноса. Изображение распечатывается на обычной бумаге, затем прикладывается к листу алюминия под термопрессом, где под действием температуры и давления чернила с бумажного носителя переходят в поры алюминия. Плюсы технологии: относительная простота, высокая скорость изготовления небольших тиражей и их невысокая стоимость. Существенное ограничение — изображения легко стираются, что ограничивает область их применения.

Лазерная сублимация (колортон) | Полноцветное изображение переносится с бумажной основы на сублимационный лак, которым покрыта металлическая поверхность. При кажущейся простоте процесса эта технология крайне чувствительна к целому ряду факторов: качеству тонера, подготовки изображения, квалификации персонала, готовящего изображения. При несоблюдении всех требовний технологии или ошибки на одном из этапов сильно страдает цветопередача итогового изображения на металле.

Алюмджет | Прямая струйная печать на тонких листах алюминия. Недостаток — нестойкость изображения без дополнительного закрепления, кроме того действует физическое ограничение, связанное с размерностью печатного листа.

Термотрансферный перенос | Изображение распечатывается на специальной, термотрансферной бумаге, затем её и металл кладут под термопресс, где под действием температуры изображение отпечатывается на полимерном слое, покрывающем пластину. Преимущество данной технологии — в её универсальности, существенный недостаток — нестойкость изображения без дополнительного закрепления.

При выборе любого из вышеуказанных способов существует ряд нюансов, которые следует принимать во внимание:

Во-первых, анодированный алюминий восприимчив не только к красителям, компонентам чернил, но также к жирам, влажности и загрязнениям, поэтому во избежание дефектов следует строго соблюдать технологию печати.

Во-вторых, печать белым цветом по анодированному алюминию невозможна, так как белые чернила — пигментные, и размер частиц пигмента в них больше, чем диаметр поры анодированного алюминия, которая в среднем составляет 0,075 мкм.

В-третьих, все работы по обрезке и подгонке листа под итоговое изделие лучше проводить до нанесения печати, а изображение печатать в край, так как при обрезке или загибке краев запечатанная область может быть повреждена фрезой или загибочным оборудованием.

Как видим, каждая из технологий нанесения изображений обладает своими ограничениями: скорость, качество, цветопередача, зависимость себестоимости от тиражности, ограничения на запечатываемую площадь. При этом в связи с распространённостью алюминия, как материала для изготовления широкого ассортимента товаров, потребность в качественной и эффективной технологии нанесения на него изображений, маркировочных данных, очевидна.

Из распространенных на данный момент печатных технологий, пожалуй, только каплеструйная печать долгое время оставалась вне приложения к такому материалу, как анодированный алюминий. Это было связано с тем, что формирование достаточно малых капель, для того чтобы они могли проникнуть в поры материала стало возможым относительно недавно. Сейчас, на рынке существует большое количество предложений для печати каплей от 0,9 пл.

ALUPRINT — комплексное предложение от IQDEMY

IQDEMY предлагает комплексное решение для каплеструйной печати на анодированном алюминии на основе широкоформатного принтера Iqdemy Maglev:

Принтер оснащён мощным линейным двигателем, способным разгонять каретку до скорости 500 м/мин всего за 0,1 с. Отсутствие трущихся и шаговых компонентов позволяет избавиться от негативных вибраций и «шумов», влияющих на качество печати.

Улучшенные системы контроля волнообразования обеспечивают плавность перехода цветов в готовом изображении.

Надёжные японские двигатели и печатающая система.

Швейцарская электроника и программное обеспечение.

Усиленная конструкция корпуса принтера позволяет запечатывать на нем тяжёлые материалы весом до 400 кг и шириной до 3 м.

Печатающие головки от мирового лидера Ricoh с объёмом капли от 7 до 2,5 пл, что позволяет варьировать качество и разрешение изображения в зависимости от целей использования³.

Также комплексное предложение Aluprint включает в себя готовую технологию нанесения изображения; рекомендации по выбору материала; необходимое сопутствующее оборудование для термофиксации полученного изображения — вертикальные паровые установки размерами 2х3 м или 3х6 м; вспомогательная химия (по желанию заказчика).

NEW! В комплексе Aluprint поставляются специально разработанные чернила, созданные с учётом технологии печати, специфики материала и повышенных требований к стойкости.

В их составе не только уникальная растворяющая основа, но и красители с повышенной светостойкостью от передовых европейских производителей. Если стандартные красители обладают светостойкостью в диапазоне 4–6 единиц и выдерживают около 500 часов воздействия ультрафиолетом, то красители в Iqdemy Aluprint обладают рекордным индексом светостойкости более 8 единиц⁴ выдерживают 3000 часов воздействия ультрафиолета.

Всё это гарантирует стойкость полученных изображений:

• Гарантия на отсутствие расслаивания — пожизненная.
• Гарантия на отсутствие коррозии до 40 лет.
• Гарантия на стойкость цвета к выгоранию — 10 лет.

Aluprint способен удовлетворить любые требования к качеству печати:

Средняя производительность принтера: до 30 м²/ч и может варьироваться в зависимости от требований к качеству и разрешению итогового изображения.

Максимальная производительность: изготовление панелей для внешней облицовки фасадов, наружных знаков, где изображение будет рассматриваться с расстояния от 2 до 5 м.

Интерьерная печать: высокое качество и разрешение печати для создания элементов декора и внутреннего оформления помещений различного назначения (квартиры, офисы, гостиницы, аэропорты, кафе, рестораны).

Фотографическое качество: для изготовления сувенирной продукции, маркировки, брендирования продукции, высокое разрешение для максимально близкого рассмотрения.

¹ При этом пластичность алюминия не уменьшается при низких температурах вплоть до –269 ^оС.

² Несмотря на химическую активность алюминия, окисная плёнка, которой он покрывается при контакте с воздухом, делает его химически инертным и придаёт ему антикоррозионные свойства во многих средах: морская вода; концентрированная азотная кислота; кислые соли натрия, магния, аммония, гипосульфит; слабые (до 10%) растворы серной кислоты; 100% серная кислота; слабые растворы фосфорной (до 1%), хромовой (до 10%); борная кислота в любых концентрациях; уксусная, лимонная, винная. яблочная кислота, кислые фруктовые соки, вино; раствор аммиака; при температуре до +100 ^оС не взаимодействует с хлором. Антикоррозионная стойкость алюминия определяется его чистотой, наличие примесей железа в составе снижает антикоррозионную стойкость алюминия.

³ По желанию заказчика принтер также может комплектоваться печатающими головками Epson с минимальным объемом капли 1,5 пл, что позволяет наносить высококачественное детализированное изображение на предметы, рассматриваемые с близкого расстояния.

⁴ По шкале Blue Wool rating